ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM ĐẶNG HUY NGỌC Tên đề tài: “ NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG SỬ DỤNG CÂY SẬY (Phragmites australis) TRONG XỬ LÝ ĐẤT Ô NHIỄM SAU KHAI THÁC KHOÁNG SẢN TẠI VÙNG MỎ CHÌ (Pb) – KẼM (Zn) TÚ LỆ, HUYỆN VĂN CHẤN, TỈNH YÊN BÁI ” KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trường Khoa : Môi Trường Khóa học : 2010 - 2014 Giảng viên hướng dẫn: TS. Trần Thị Phả Thái Nguyên – năm 2014 LỜI CẢM ƠN Được sự đồng ý của Ban giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, khoa Tài Nguyên và Môi trường và giáo viên hướng dẫn TS. Trần Thị Phả, em tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng sử dụng cây sậy (Phragmites australis) trong xử lý đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản tại vùng mỏ chì (Pb) – kẽm (Zn) Tú Lệ, huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái”. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc, em xin chân thành cảm ơn cô TS. Trần Thị Phả - giáo viên hướng dẫn đề tài đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời gian thực hiện đề tài này, cùng toàn thể các thầy cô, cán bộ khoa Môi trường, trường Đại học Nông lâm – Đại học Thái Nguyên đã truyền đạt những kiến thức và kinh nghiệm quý báu trong quá trình học tập và rèn luyện tại trường. Em xin chân thành cảm ơn cán bộ ban lãnh đạo xã Tú Lệ, bạn bè và những người thân trong gia đình đã động viên khuyến khích và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng như hoàn thành đề tài. Do thời gian có hạn, năng lực còn hạn chế nên bài khóa luận tốt nghiệp của em không thể tránh khỏi những thiết sót. Em rất mong các thầy cô và bạn bè đóng góp ý kiến để bài khóa luận của em được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2014 Người thực hiện đề tài Đặng Huy Ngọc MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN 2 MỤC LỤC 3 PHẦN 1 1 MỞ ĐẦU 1 1.1. Đặt vấn đề 1 1.2. Mục tiêu đề tài 2 1.3. Ý nghĩa của đề tài 3 1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu 3 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn 3 PHẦN 2 4 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 4 2.1. Ô nhiễm đất do kim loại nặng 4 2.1.1. Khái niệm kim loại nặng 4 2.1.2. Nguồn gây ô nhiễm kim loại nặng 4 2.1.2.1. Từ quá trình khoáng hóa đá 4 2.1.2.2. Nguồn ô nhiễm KLN do các hoạt động khai khoáng 5 2.1.2.3. Nguồn ô nhiễm KLN trong đất do các hoạt động công nghiệp và nước thải đô thị 5 2.1.2.4. Ô nhiễm kim loại do hoạt động nông nghiệp 6 2.1.3. Tính độc của một số kim loại nặng 7 2.1.4. Tiêu chuẩn đánh giá mức độ ô nhiễm KLN trong đất 9 2.1.5. Một số phương pháp truyền thống xử lý ô nhiễm kim loại nặng trong đất 10 2.2. Hiện trạng ô nhiễm KLN trong đất ở Việt Nam 11 2.3. Công nghệ xử lý ô nhiễm KLN trong đất bằng thực vật 14 2.3.1. Khái quát về công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm KLN 14 2.3.2. Cơ chế xử lý ô nhiễm KLN bằng thực vật 16 2.3.3. Phương pháp xử lý kim loại nặng trong đất bằng thực vật 17 2.3.4. Ưu điểm và hạn chế của biện pháp sử dụng thực vật xử lý KLN trong đất . 18 2.4. Giới thiệu về cây sậy và tiềm năng ứng dụng của nó trong bảo vệ môi trường. 20 2.4.1. Nguồn gốc của cây sậy 20 2.4.2. Đặc điểm hình thái của cây sậy 21 2.4.3. Đặc điểm sinh thái cây sậy 21 2.4.4. Ứng dụng của cây sậy trong cải tạo môi trường 23 PHẦN 3 24 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 24 3.1. Đối tượng nghiên cứu 24 3.2. Địa điểm và thời gian nghiên cứu 24 3.2.1. Địa điểm nghiên cứu 24 3.2.2. Thời gian nghiên cứu 24 3.3. Nội dung nghiên cứu 24 3.4. Phương pháp nghiên cứu và chỉ tiêu theo dõi 25 3.4.1. Phương pháp điều tra thu thập số liệu, tài liệu thứ cấp 25 3.4.2. Phương pháp bố trí thí nghiệm và các chỉ tiêu theo dõi 25 3.4.3. Các phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu 26 3.4.4. Phương pháp xử lý số liệu 26 PHẦN 4 27 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 27 4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội 27 4.2. Đánh giá chất lượng môi trường đất trước khi trồng sậy 32 4.3. Đánh giá khả năng sinh trưởng phát triển của cây sậy trong đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ 35 4.4. Đánh giá khả năng tích lũy KLN của cây sậy trong đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ 37 4.5. Khả năng xử lý KLN của cây sậy trong đất ô nhiễm sau khai thác khoảng sản tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ 40 4.6. Tương quan giữa hàm lượng KLN trong đất với hàm lượng KLN trong cây . 42 PHẦN 5 44 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 44 5.1. Kết luận 44 5.2. Kiến nghị 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT KL : Kim loại KLN : Kim loại nặng QCVN : Quy chuẩn Việt Nam UBND : Ủy ban nhân dân KT – XH : Kinh tế - Xã hội BTNMT : Bộ Tài nguyên môi trường cs : cộng sự DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. Hàm lượng trung bình một số KLN trong đá và đất (ppm) 4 Bảng 2.2. Hàm lượng KLN trong chất thải của một số mỏ vàng điển hình tại Úc 5 Bảng 2.3. Hàm lượng các kim loại trong bùn – nước cống rãnh đô thị 6 Bảng 2.4. Hàm lượng các KLN trong nguồn phân bón nông nghiệp (ppm) 6 Bảng 2.5. Giới hạn hàm lượng tổng số của một số KLN trong đất 10 Bảng 2.6. Một số loài thực vật có khả năng tích luỹ kim loại nặng cao 15 Bảng 2.7. Ưu điểm và hạn chế của công nghệ sử dụng thực vật xử lý KLN 19 Bảng 2.8. Đặc điểm hình thái của sậy 21 Bảng 4.1. pH và hàm lượng KLN trong đất trước khi trồng cây 34 Bảng 4.2. Kết quả theo dõi khả năng sinh trưởng của cây sậy trong môi trường đất ô nhiễm KLN 36 Bảng 4.3. Khả năng tích lũy KLN của cây sậy trên đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản 37 Bảng 4.4. Hàm lượng KLN còn lại trong đất sau khi trồng sậy tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ 40 Bảng 4.5 Hàm lượng KLN trong cây sậy sau thời gian thí nghiệm 42 Hình 4.6. Tương quan giữa hàm lượng KLN trong rễ cây sậy và hàm lượng KLN trong đất 43 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 4.1. Hàm lượng KLN trong đất trước khi trồng cây 34 Hình 4.2. Khả năng sinh trưởng của cây sậy trong môi trường đất ô nhiễm KLN 36 Hình 4.3. Hàm lượng KLN trong thân + lá cây sậy trên đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản 38 Hình 4.4. Hàm lượng KLN trong rễ cây sậy trên đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản 38 Hình 4.5. Hàm lượng KLN còn lại trong đất sau khi trồng sậy 40 Hình 4.6. Tương quan giữa hàm lượng KLN trong thân + lá cây sậy và hàm lượng KLN trong đất 42 Hình 4.7. Tương quan giữa hàm lượng KLN trong rễ cây sậy và hàm lượng KLN trong đất 43 PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1. Đặt vấn đề Những năm gần đây, nước ta đang đẩy mạnh quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước. Đi cùng với quá trình đó là sự phát triển của ngành công nghiệp nói chung, và công nghiệp khai khoáng nói riêng. Tỉnh Yên Bái với cấu trúc địa chất phức tạp thuộc miền uốn nếp Tây Bắc Việt Nam với các nếp lồi, nếp lõm và các đứt gãy kiến tạo là tiền đề thuận lợi cho việc hình thành các điểm mỏ khoáng sản quý, nổi bật nhất là chì – kẽm, vàng, sắt,…. Vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ thuộc huyện Văn Chấn là một vùng như thế, bao gồm nhiều khu chứa quặng khác nhau: Huổi Pao, Cogisan, Tusan,… với trữ lượng quặng lên đến 36.385 tấn trong đó 21.705 tấn chì và 14.680 tấn kẽm. Hoạt động khai thác khoáng sản đã góp phần không nhỏ trong việc thúc đẩy kinh tế của tỉnh Yên Bái nói riêng và cả nước nói chung. Tuy nhiên, bên cạnh những lợi ích đạt được, đây cũng là ngành chiếm dụng diện tích đất lớn, quá trình đó đã làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh, những nguyên tố vi lượng tích lũy trong đất làm suy thoái đất, giảm năng suất cây trồng, suy giảm đa dạng sinh học, tích lũy trong nông phẩm gây tác động không nhỏ đối với con người và động vật. Việc xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng rất phức tạp và thường không triệt để do tính chất đất bị thay đổi khi liên kết với kim loại nặng. Người ta thường sử dụng những phương pháp truyền thống để xử lý đất ô nhiễm như: rửa đất, cố định các chất ô nhiễm bằng hóa học hoặc vật lý, xử lý nhiệt, trao đổi ion, oxi hóa hoặc khử các chất ô nhiễm,… Nhược điểm của các phương pháp này là hạn chế về diện tích, phương tiện kĩ thuật, chi phí cao đối với nước đang phát triển như Việt Nam, bên cạnh bài toán phát triển kinh tế cân bằng với bảo vệ môi trường. Vì thế, việc sử dụng thực vật để xử lý đất ô nhiễm kim loại nặng đã và đang được các nhà khoa học thế giới chú ý và nghiên cứu áp dụng với những ưu điểm mà nó đem lại như chi phí thấp, phù hợp với điều kiện môi trường từng vùng, đơn giản, thân thiện và an toàn với môi trường. Theo nghiên cứu, có ít nhất 400 loài thuộc 45 họ thực vật có khả năng hấp thụ, tích lũy kim loại cao gấp hàng trăm lần so với các loài thực vật khác. Và thực vật sau khi hấp thu kim loại nặng sẽ được thu hoạch và xử lý như xử lý chất thải nguy hại. Cây sậy (Phragmites australis) là một loài cây lớn thuộc họ Hòa thảo (Poaceae) có nguồn gốc ở những vùng đất lầy ở cả khu vực nhiệt đới và ôn đới của thế giới. Cây sậy có khả năng phát triển khá tốt ngay cả khi được bổ sung lượng nước thải chứa kim loại nặng. Vì thế cây sậy đang được áp dụng tại rất nhiều tỉnh thành ở Việt Nam nhằm mục đích xử lý đất bị ô nhiễm kim loại nặng, trong đó bao gồm cả vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ. Xuất phát từ thực tế này, được sự nhất trí của Ban Giám hiệu nhà trường, Ban Chủ nhiệm khoa Môi trường, trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, với sự hướng dẫn của Th.S Trần Thị Phả, với mong muốn góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm kim loại nặng, em thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng sử dụng cây sậy (Phragmites australis) trong xử lý đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản tại vùng mỏ chì (Pb) – kẽm (Zn) Tú Lệ, huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái.” 1.2. Mục tiêu đề tài Đánh giá hiện trạng ô nhiễm kim loại nặng trong đất tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ, huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái. Đánh giá khả năng hấp thụ, tích lũy KLN của cây sậy; khả năng chống chịu, sống sót sau khi hấp thu và ảnh hưởng tới vùng đất trồng. Ứng dụng đưa vào thực tiễn xử lý triệt để vùng đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản trên diện rộng của cây sậy. Làm tăng diện tích đất canh tác sau khi xử lý. [...]... Địa điểm nghiên cứu Đề tài được thực hiện tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ, huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái 3.2.2 Thời gian nghiên cứu Thời gian bắt đầu: tháng 6 năm 2013 Thời gian kết thúc: tháng 4 năm 2014 3.3 Nội dung nghiên cứu Đánh giá hiện trạng chất lượng đất sau khai thác khoáng sản tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ Đánh giá khả năng sinh trưởng, phát triển của cây sậy trên đất sau khai thác khoáng sản Đánh... nhiên tại khu đất bãi thải rộng khoảng 9m2, 3 ô thí nghiệm với 3 lần nhắc lại của mỏ khai thác khoáng sản vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ, huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái Thời gian thực hiện thí nghiệm trong 8 tháng từ tháng 6/2013 đến tháng 1/2014 Nghiên cứu ảnh hưởng của KLN đến khả năng sinh trưởng, phát triển của cây sậy Nghiên cứu khả năng tích lũy KLN, khả năng xử lý đất ô nhiễm KLN của cây sậy Chuẩn bị cây: ... thực trạng ô nhiễm môi trường đất như hiện nay, các nhà khoa học đã tiến hành nghiên cứu để bảo vệ nguồn tài nguyên quan trọng của trái đất Để xử lý đất ô nhiễm người ta thường sử dụng các phương pháp truyền thống như: rửa đất; cố định các chất ô nhiễm bằng hoá học hoặc vật lý; xử lý nhiệt; trao đổi ion, ôxi hoá hoặc khử các chất ô nhiễm; đào đất bị ô nhiễm để chuyển đi đến những nơi chôn lấp thích... của cây sậy trên đất sau khai thác khoáng sản Đánh giá khả năng xử lý KLN của cây sậy trên đất sau khai thác khoáng sản Xác định tương quan giữa hàm lượng KLN trong đất và hàm lượng KLN trong cây 3.4 Phương pháp nghiên cứu và chỉ tiêu theo dõi 3.4.1 Phương pháp điều tra thu thập số liệu, tài liệu thứ cấp Thu thập các tài liệu, số liệu liên quan về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội khu vực nghiên cứu. .. trường Việt Nam, các loại ô nhiễm thường thấy tại các ô thị Việt Nam là ô nhiễm nguồn nước mặt, ô nhiễm bụi 2.3 Công nghệ xử lý ô nhiễm KLN trong đất bằng thực vật 2.3.1 Khái quát về công nghệ thực vật xử lý ô nhiễm KLN Làm sạch đất ô nhiễm là một quá trình đòi hỏi công nghệ phức tạp và vốn đầu tư cao Hầu hết các phương pháp xử lý đất ô nhiễm KLN truyền thống rất tốn kém về kinh phí, giới hạn về kỹ thuật... ngân và kẽm trong đất Sự phát triển và mở rộng các làng nghề thủ công đi kèm với việc sử dụng ngày càng nhiều hóa chất song hầu hết các làng nghề ở nước ta hiện nay đều không có biện pháp xử lý chất thải, gây ô nhiễm môi trường, trong đó có môi trường đất Có thể nói rằng vấn đề ô nhiễm nói chung và ô nhiễm KLN đã và đang thách thức môi trường Việt Nam, các loại ô nhiễm thường thấy tại các ô thị Việt... độ của cây sậy thường thấp ở những nơi có một phần che phủ bởi bóng râm [10] 2.4.4 Ứng dụng của cây sậy trong cải tạo môi trường Trong những năm qua, sậy đã được ứng dụng xử lý kim loại nặng tại một số nước trên thế giới với kết quả rất khả quan Theo kết quả nghiên cứu của Alishir Afrous về khả năng tích lũy Hg và As của sậy trong môi trường nước tại nhà máy thủy sản Dezful, Iran cho thấy, sậy P australis... 10 tỉnh thành phố có tỷ lệ ô nhiễm cao nhất Việt Nam là: TP Hồ Chí Minh, Hà Nội, Hải Phòng, Bình Dương, Đồng Nai, Thái Nguyên, Phú Thọ, Đà Nẵng, Bà Rịa – Vũng Tàu và Cần Thơ Trong đó chọn ra 10 xã của mỗi tỉnh có tỷ lệ ô nhiễm cao nhất với 3 loại hình: ô nhiễm đất, nước và không khí Tại Hà Nội, ô nhiễm đất chiếm 46,9% KLN của vùng công nghiệp trọng điểm phía Bắc Trong khi đó tại TP Hồ Chí Minh, ô nhiễm. .. nghĩa của đề tài 1.3.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu Trau dồi kiến thức, nâng cao kĩ năng, rút kinh nghiệm phục vụ công tác nghiên cứu sau này và áp dụng lý thuyết vào thực tiễn 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn Đánh giá khả năng tích lũy KLN trong thân, rễ và lá của cây sậy Đánh giá chất lượng môi trường đất sau khi sử dụng cây sậy PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Ô nhiễm đất do kim loại nặng 2.1.1 Khái... 0,05 0,01-0,5 0,06 TB trong đất Nguồn: Fergussun, 1990 2.1.2.2 Nguồn ô nhiễm KLN do các hoạt động khai khoáng Các hoạt động khai mỏ thải ra một lượng lớn các KLN vào dòng nước và góp phần gây ô nhiễm cho đất Môi trường đất tại các mỏ khai thác vàng mới khai trương thường có độ kiềm cao (pH: 8-9), ngược lại các mỏ khai thác vàng cũ thường có độ axit mạnh (pH:2,5-3,5); dinh dưỡng đất thấp và hàm lượng . đề tài: Nghiên cứu ứng dụng sử dụng cây sậy (Phragmites australis) trong xử lý đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản tại vùng mỏ chì (Pb) – kẽm (Zn) Tú Lệ, huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái . Với. Nghiên cứu ứng dụng sử dụng cây sậy (Phragmites australis) trong xử lý đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản tại vùng mỏ chì (Pb) – kẽm (Zn) Tú Lệ, huyện Văn Chấn, tỉnh Yên Bái. ” 1.2. Mục. của cây sậy trong đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản tại vùng mỏ chì – kẽm Tú Lệ 35 4.4. Đánh giá khả năng tích lũy KLN của cây sậy trong đất ô nhiễm sau khai thác khoáng sản tại vùng mỏ chì